專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及^OT直流輸入電源、根據(jù)輸出電壓以及輸出電流的檢測值控制 輸出電壓的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器用的半導(dǎo)體裝置。
技術(shù)背景作為從直流電源輸入直流電壓，向負(fù)荷供給輸出直流電壓的電流方式型降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，使用圖5表示的結(jié)構(gòu)的電路(例如參照專利文獻(xiàn)l)。該圖5所 示的電流方式型降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器由開關(guān)207、脈沖寬度控制電路205、 二極管 202、電容器212、線圈208、電流檢測電路206、電壓檢測電路204構(gòu)成，降壓 ,Am流電源201輸入的電壓Vin，把降壓后的輸出電壓供給負(fù)荷209。在該電路中，脈沖寬度控制電路205對于開關(guān)207輸出規(guī)定的負(fù)載率(脈 沖寬度)的驅(qū)動脈沖。由此，開關(guān)207例如在輸入驅(qū)動脈沖的期間成為導(dǎo)通狀態(tài)，從直流電源201 向線圈208流入電流。此時(shí)，在線圈208中輸入電壓VIN作為電能(即電荷)另一方面，開關(guān)207在不輸入驅(qū)動脈沖的期間成為關(guān)斷狀態(tài)，在線圈208 中積蓄的電能向電容器212傳送。因此，圖5的電流方式型降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，向負(fù)荷供給對于線圈208積蓄 的電育腿過電容器212被平均化(積分)了的電壓。在戰(zhàn)動作中，當(dāng)負(fù)荷209急居醎小或者增加時(shí)，由于檢測輸出電壓的電 壓檢測電路204的相位補(bǔ)償?shù)鹊捻憫?yīng)鵬，在輸出電壓中發(fā)生過沖(overshoot) 或者下沖(undershoot)。亦即，電壓檢測電路204不能響應(yīng)負(fù)荷的急劇變化，對于脈沖寬度控制電 路205，因?yàn)橛糜谡{(diào)整脈沖寬度的電壓信息延遲，從負(fù)荷減小或者增加的時(shí)刻延 遲，導(dǎo)通關(guān)斷開關(guān)207的負(fù)載率(duty)變化，所以發(fā)生過沖和下沖。為在負(fù)荷209的變化的定時(shí)不延iHi也控制該開關(guān)207的導(dǎo)通關(guān)斷控制的負(fù) 載率，設(shè)置電流檢測電路206。電流檢測電路206檢測流過線圈208的輸出電流，亦即檢測電流減小或者電流增加的電流變化，對于脈沖寬度控制電路205輸出電流增減的電流信息。脈沖寬度控制電路105， fflil/人電流檢測電路106輸入的電流信息，使導(dǎo) 通關(guān)斷開關(guān)207的脈沖的負(fù)載率變化，對應(yīng)負(fù)荷209的急劇的增減，進(jìn)行開關(guān) 207的導(dǎo)通關(guān)斷控制。由此，肖^l多對應(yīng)負(fù)荷209的急居啲增減，抑制過沖或者下 沖的發(fā)生。專利文獻(xiàn)1特開200545942號公報(bào)如上述，在電流方式型降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器中，使導(dǎo)通關(guān)斷開關(guān)207的脈沖的 負(fù)載率變化，調(diào)整流過線圈的電流量。但是，當(dāng)負(fù)荷急劇變化時(shí)，在電流檢測電路206中流過和平時(shí)流過的電流 反方向的電流，有時(shí)不能進(jìn)行對于電流減小的正常的檢測，電流傳感電路誤動 作，例如陷于輸出電壓振蕩狀態(tài)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于這樣的事瞎做出的發(fā)明，其目的在于提供一禾中電流方式型降 壓開關(guān)調(diào)節(jié)器，其具有過電壓保護(hù)電路，該過電壓保護(hù)電路在負(fù)荷急劇減小的 場合，抑制輸出電壓的過沖，即使是電流方式型也能夠檢觀懶出電壓的變化， 防止誤動作例如輸出電壓成為振蕩狀態(tài)。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，是把iAi:流電源輸入的輸入直流電壓變換為設(shè)定的直流輸出電壓、從輸出端子輸出的開關(guān)調(diào)節(jié)器用的半導(dǎo)體裝置，具有過電壓保 護(hù)電路，其比較目標(biāo)電壓和所述輸出端子上的輸出電壓，在該輸出電壓超過目 標(biāo)電壓的場合，使所述輸出端子成為放電狀態(tài)。這里的目標(biāo)電壓的定義，表示對于輸出電壓的負(fù)荷給予的、作為控制目標(biāo) 設(shè)定的電壓。在實(shí)施形式中，在誤差放大器3中，和通過分壓電路分壓輸出電 壓后的分壓電壓比較的基準(zhǔn)電壓，被設(shè)定輸出電壓和目標(biāo)電壓一致時(shí)的分壓電 壓。因此，在該分壓電路中分壓輸出電壓后的分壓電壓超過上述基準(zhǔn)電壓的場 合，作為輸出電壓皿了目標(biāo)電壓。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，所述過電壓保護(hù)電路由下列部件組成， 比較器，用于比較目標(biāo)電壓和輸出電壓，在輸出電壓超過目標(biāo)電壓的場合，輸 出控制言號；放電開關(guān)，其通過所述輸出信號成為導(dǎo)通狀態(tài)，把所述輸出端子 連接到接地點(diǎn)。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，還具有開關(guān)，其在開關(guān)調(diào)節(jié)器內(nèi)設(shè)置， 把輸入直流電壓變換為輸出電壓，導(dǎo)ffl/關(guān)斷供給負(fù)荷的線亂和控制電路，其用于進(jìn)行該開關(guān)的導(dǎo)膨關(guān)斷控制，所述放電開關(guān)是MOS晶體管，設(shè)定晶體管尺寸使成為在成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)用輸出電壓的設(shè)定值除負(fù)荷是最大值時(shí)流過所述 線圈的電流禾晚荷是最小值時(shí)流纖圈的電流的差的數(shù)值的電阻值。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的特征在于，所述比較器構(gòu)成為在目標(biāo)電壓輸入的端 子側(cè)附加偏置電壓。本發(fā)明的開關(guān)調(diào)節(jié)器，是把/Ai:流電源輸入的輸入直流電壓變換為設(shè)定的直流輸出電壓、向在輸出端子上連接的負(fù)荷輸出的開關(guān)調(diào)節(jié)器，具有線圈， 其連接在所述輸出端子上；開關(guān)，其使電流流過該線圈；控制電路，用于導(dǎo)通 關(guān)斷控制該開關(guān)；和過電壓保護(hù)電路，其比較目標(biāo)電壓和輸出電壓，在輸出電壓M;目標(biāo)電壓的場合，使所述輸出端子成為放電狀態(tài)。fflil采用以上說明的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)使用電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器時(shí)， 在負(fù)荷急居U減小，輸出電壓上升時(shí)，肖,通過直接放電傲俞出端子的電壓降低， 通皿電壓保護(hù)電路使輸出電壓成為目標(biāo)值。因此，根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵谄綍r(shí)電流流過線圈的狀態(tài)，即檢測線圈中流過的電流進(jìn)行輸出電壓的控制的同時(shí)，育g夠并行iikit行抑制輸出電壓中的過沖的控制，所以能夠高速應(yīng)對負(fù)荷的變化，抑制過沖，即使是電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié) 器，也能夠無誤動作(例如振蕩狀態(tài))地給負(fù)荷供給穩(wěn)定的輸出電壓。


圖l是表示4OT根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施形式的過電壓保護(hù)電路的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成例的相M圖。圖2是用于說明圖1的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器的動作的波形圖。圖3是用于說明圖1的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器中的傾斜補(bǔ)償?shù)膭幼鞯牟ㄐ螆D。圖4是表示圖1的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器中的過電壓保護(hù)電路的構(gòu)成例的 齢圖。圖5是表示現(xiàn)有的具有抑制過沖的功能的電壓方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成例 的推M圖。 符號說明1開關(guān)調(diào)節(jié)器用半導(dǎo)體裝置2 比較器3 誤差放大器4 傾斜補(bǔ)償電路5 電流傳感電路6 PWM比較器7 加法器8 振蕩器(OSC)9 PWM控制電路 13 過電壓保護(hù)電路 25、 26反相器Cl、 C2、 C3電容器 Dl、 D2難電壓源Ml、 M8、 M9、 MIO、 Mll、 M12 P溝道晶體管 M2、 M3、 M4、 M5、 M35 N溝道晶體管 Rl、 R2電阻具體實(shí)施方式
下面參照

使用根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施形式的過電壓保護(hù)電路13 的、電流方式降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器用半導(dǎo)體裝置l。圖1是表示根據(jù)該實(shí)施形式的 降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的構(gòu)成例的框圖。本申請的發(fā)明中最具特征的結(jié)構(gòu)，是為抑 制在負(fù)荷急居贓小時(shí)從輸出端子Pout對于負(fù)荷輸出的輸出電壓Vout中的過沖的 發(fā)生而設(shè)置的過電壓保護(hù)電路13，詳細(xì)說明其細(xì)節(jié)。在該圖1中，本實(shí)施形式的電流方式降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，由電流方式降壓 型開關(guān)調(diào)節(jié)器用半導(dǎo)體裝置1、電壓變換(本實(shí)施形式中降壓)中使用的線圈L、 和對從該線圈L輸出的電壓進(jìn)行平滑的平滑用電容器C2構(gòu)成，il31使P溝道 型MOS晶體管(以下稱P溝道晶體管)Ml導(dǎo)通，使N溝道型MOS晶體管(以 下稱N溝道晶體管)M2關(guān)斷，i!3i端子Pin從電源DliM:輸出端子(CONT 端子)電流流過線圈L，作為電源D1的電壓的輸入電壓Vin作為電能(亦即電 荷)在線圈L內(nèi)積蓄。另外，M使P溝道晶體管M1關(guān)斷，使N溝道晶體管 M2導(dǎo)通，放電在線圈L內(nèi)積蓄的電能(所謂的同步控制方式)。在電源D1的輸出端子和接地點(diǎn)之間連接電容器Cl 。P溝道晶體管M1的源極連接端子Pin，亦即fflil端子Pin源極向電源Dl 連接，N溝道晶體管M2的源極連接端子Ps，亦即通過端子Ps接地。其他的過 電壓保護(hù)電路13、誤差放大器3、傾斜補(bǔ)償電路4、電流傳感電路5、 PWM比 較器6、加法器7、振蕩器8、 PWM控制電路9以及"或"電路12的各電路， M端子Pin和電源Dl連接，通過端子Ps和接地點(diǎn)連接。如上述，電流方式降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器，在對于線圈L積蓄電能期間和放電 期間，調(diào)整輸出電壓，向負(fù)荷供^1過線圈L和電容器C2平均化(積分)了的 電壓。P溝道晶體管Ml的漏極和N溝道晶體管M2的漏極用端子CONT連接(串 聯(lián))，線圈L的一端與該端子CONT連接，另一端與負(fù)荷(亦即輸出端子Pout) 連接。另外，P溝道晶體管M1的柵極與PWM控制電路9的端子QB連接，N 溝道晶體管M2的柵極與PWM控制電路9的端子Q連接。誤差放大器3 ，在反轉(zhuǎn)端子上輸入作為電容器C2和線圈L的連接點(diǎn)的輸出 端子的電壓、亦即ffiil電阻Rl以及電阻R2 (串聯(lián)的分壓電路)分壓輸出電壓 Vout的分壓電壓，在非反轉(zhuǎn)端子上輸AS準(zhǔn)電壓源D2輸出的基準(zhǔn)電壓Vref， 放大戰(zhàn)分壓電壓和基準(zhǔn)電壓Vref的差，把放大的結(jié)果作為檢測電壓向PWM 比較器6的反轉(zhuǎn)輸A^子輸出。另外，在輸出電壓Vout輸入的端子FD和電阻 Rl以及電阻R2的連接點(diǎn)之間，插入對于電阻R1以及電阻R2的連接點(diǎn)相位控 制輸出電壓的變化用的電容器C3 。這里，在開關(guān)調(diào)節(jié)器輸出的輸出電壓Vout中，作為供給負(fù)荷的電壓的目標(biāo) 值的目標(biāo)電壓，作為在誤差放大器3上連接的基準(zhǔn)電壓源D2的基準(zhǔn)電壓Vref 設(shè)定。亦即，在本實(shí)施形式中，目標(biāo)電壓的定義，表示作為對于輸出電壓的負(fù) 荷給予的控制目標(biāo)設(shè)定的電壓。在誤差放大器3中，如上面已述，基準(zhǔn)電壓是 要與ffiil分壓電路分壓輸出電壓后的分壓電壓比較的電壓，設(shè)定輸出電壓和目 標(biāo)電壓一致時(shí)的分壓電壓。因此，在用該分壓電路分壓輸出電壓后的分壓電壓 皿，基準(zhǔn)電壓的場合，認(rèn)為輸出電壓超過了目標(biāo)電壓。傾斜補(bǔ)償電路4，與振蕩器8振蕩的時(shí)鐘信號的頻率的周期T同步，發(fā)生 鋸齒形的補(bǔ)償斜波(后面說明的M3i斜率m線性頓序變化的電壓波形)，向加法 器7的輸入端子a輸出。電流傳感電路5，檢測流過線圈L的電流的電流值，亦即檢測與負(fù)荷容量的變動對應(yīng)的電流變動，生成傳感電壓(與流過線圈的電流值對應(yīng)的)Sl，向 加法器7的輸A^子b輸出。該傳感電壓MLM傾斜補(bǔ)償電路4輸出的補(bǔ)償 斜波的電壓被傾斜補(bǔ)償(修正)。這里，因?yàn)榕c流過線圈L的電流的變iW應(yīng)，輸出電壓Vout變化，所以對 于傾斜補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償斜波的電壓值，求與流過線圈L的電流的電流變化對應(yīng)的傳 感電壓，如后述，fflW于補(bǔ)償斜波進(jìn)行反饋，離多進(jìn)行高精度的控制。亦即，使與流過線圈L的電 艦應(yīng)，進(jìn)行導(dǎo)通P溝道晶體管M1的期間的調(diào)整。因此，因?yàn)榕c流過線圈l的電流對應(yīng)的傳感電ra過補(bǔ)償斜波的電壓被傾斜補(bǔ)償，ffiil流纖圈L的電流(一次信息)決定輸出電壓，所以對于負(fù)荷 變動的控制的響iS3M成為高速。加法器7，如上述，M相加傾斜補(bǔ)償電路4輸出的補(bǔ)償斜波的電壓值(輸 入到輸入端子a)、和從電流傳感電路5輸出的傳感電壓(輸入到輸入端子b)， 通過補(bǔ)償斜波對與流過線圈L的電流對應(yīng)的傳感電壓進(jìn)行傾斜補(bǔ)償，向PWM 比較器6的非反轉(zhuǎn)輸入端子輸出。PWM比較器6比較從誤差放大器3輸出的檢測電壓、和從加法器7輸入 的上述修正后的傳感電壓的電壓值，如圖2所示，在補(bǔ)償斜波的電壓i^l檢 測電壓的場合，把PWM控制信號作為H電平的脈沖輸出。振蕩器8根據(jù)預(yù)先設(shè)定的周期T，周期地輸出時(shí)鐘信號(H電平的脈沖)。PWM控制電路9，如圖2所示，與時(shí)鐘信號的上升緣同步，向P溝道晶體 管M1的柵極fflil輸出端子QB施加L電平的電壓，使成為導(dǎo)通狀態(tài)，向N溝 道晶體管M2的柵，腿過輸出端子Q施加L電平的電壓，4械為關(guān)斷狀態(tài)。另外，PWM控制電路9，與PWM控制信號(H電平的脈沖)的上升緣同 步，向P溝道晶體管Ml的柵極fflii輸出端子QB施加H電平的電壓，{械為 關(guān)斷狀態(tài)，向N溝道晶體管M2的柵極aai輸出端子Q施加H電平的電壓，使 成為導(dǎo)通狀態(tài)。過電壓保護(hù)電路13，由比較器2以及N溝道晶體管35構(gòu)成，比較器2檢 觀懶出電壓Vout是否超過預(yù)先對于負(fù)荷設(shè)定的目標(biāo)電壓，亦即在檢測到與i繊 出電壓Vout對應(yīng)的分壓電壓超過基準(zhǔn)電壓Vref的場合，對于N溝道晶體管M35 的柵極輸出"H"電平的脈沖信號，使該N溝道晶體管M35導(dǎo)通，使輸出端子Pout成為放電狀態(tài)，為保護(hù)負(fù)荷以及開關(guān)調(diào)節(jié)器用半導(dǎo)體元件1降低輸出電壓Vout。這里，比較器2，在非反轉(zhuǎn)輸入端子上輸入分壓電壓，在反轉(zhuǎn)輸入端子上 輸入基準(zhǔn)電壓Vref。 N溝道晶體管M35，源極接地，漏極連接開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸 出端子Pout，柵極連接比較器2的輸出端子。上述的所謂傾斜補(bǔ)償，在電流方式開關(guān)調(diào)節(jié)器中，公知在流過線圈的電流 在連續(xù)方式下以連續(xù)50%以上的占空因數(shù)動作的場合，以開關(guān)頻率的整數(shù)倍的 周期振蕩，亦即產(chǎn)生子諧波振蕩。這里，流過線圈的電流的上升斜率，由輸入 電壓Vin和線圈L的阻抗值決定，另外流過線圈的電流的下P絲4率M在輸出 端子上連接的負(fù)荷的能量消耗決定。即使在同一周期中，P溝道晶體管Ml和N溝道晶體管M2的開關(guān)的導(dǎo)膨 關(guān)斷的負(fù)載率(duty)多很分散，如圖3所示，當(dāng)從流過線圈的電流IL偏離AIo 的點(diǎn)開始時(shí)，在下一周期中成為AIoKAl02，開始的電流值慢慢增加，因?yàn)樵?第某周期中進(jìn)行穩(wěn)定的動作，所以發(fā)生子諧波振蕩。反之，在進(jìn)行控制使偏離的電流成為AIol〉Mo2，亦即慢慢減小開始的電 流Io的場合，變化慢慢收斂，變得穩(wěn)定動作。因此，為使下一周期中的開始電流減小，需要進(jìn)行上述的傾斜補(bǔ)償，使即 使產(chǎn)生子諧波振蕩的線圈電流連續(xù)地在50%以上的占空因數(shù)下也能穩(wěn)定地動 作。為進(jìn)行穩(wěn)定動作，使傾斜補(bǔ)償?shù)纳仙€的斜率m成為AK)l〉A(chǔ)i0 2， 一般在 電流方式降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的場合，需要取用下式表示的斜率m。 m ^ (m2-ml)/2 = (2Vout-Vin)/2L這里，m2是線圈電流的下降坡度的斜率，即電流減小率，用m2 = (Vout - Vin)/L表示。另外，ml是線圈電流的上升坡度的斜率，即電流增加率，用m卜Vin/L表示。傾斜補(bǔ)償電路4，與振蕩器8輸出的時(shí)鐘信號同步，輸出具有戰(zhàn)m的斜 率的鋸齒波形的傾斜補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償斜波。下面使用圖4詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施形式的過電壓保護(hù)電路13。圖4 是表示根據(jù)本實(shí)施形式的過電壓保護(hù)電路13的構(gòu)成電路例的概念圖。在過電壓保護(hù)電路13中，比較器2由P溝道晶體管M8、 M9、 MIO、 Mll、M12、和N溝道晶體管M3、 M4、 M5、和反相器(NOT電路)25、 26構(gòu)成。 P溝道晶體管M8，源極連接電源電壓(Vin)的配線，柵極連接未圖示的^r隹電壓，構(gòu)成定電流源。P溝道晶體管M9，源極連接P溝道晶體管M8的漏極，柵極輸入基準(zhǔn)電壓Vref。P溝道晶體管MIO，其晶體管尺寸和上述P溝道晶體管M9相同，源極連 接P溝道晶體管M8的漏極，柵 ±輸入分壓電壓。P溝道晶體管Mll，源極連接P溝道晶體管M8的漏極，柵極上輸入分壓 電壓。N溝道晶體管M3，源極接地，漏極和自身的柵極以及P溝道晶體管M9 的漏極連接。N溝道晶體管M4，源極接地，漏極和P溝道晶體管MIO以及Mll的漏極 連接，柵極和上述N溝道晶體管M3的柵極連接。P溝道晶體管M12，源極連接電源電壓(Vin)的配線，柵極連接未圖示的 基準(zhǔn)電壓，和P溝道晶體管M8同樣，構(gòu)成定電流源。N溝道晶體管M5，源極接地，和，P溝道晶體管M12的漏極在連接點(diǎn) Q連接，柵極和N溝道晶體管M4的漏極(亦即P溝道晶體管M10的漏極和 N溝道晶體管M4的漏極的連接點(diǎn))連接。反相器25，輸入端子和P溝道晶體管M12的漏極和N溝道晶體管M5的 漏極的連接點(diǎn)連接，輸出端子和反向器26的輸入端子連接。反向器26，輸出端子和N溝道晶體管M35的柵極連接。在上述的結(jié)構(gòu)中，N溝道晶體管M3以及M4構(gòu)成電流鏡像電路，N溝道 晶體管M3成為參考側(cè)。另外，P溝道晶體管Mll，為對于輸入的分壓電壓產(chǎn)生偏置，對于P溝道 晶體管M10并聯(lián)設(shè)置。由此，以往在外部在基準(zhǔn)電壓Vref的基準(zhǔn)電壓源D2之 夕卜，在過電壓保護(hù)電路中設(shè)置具有對于基準(zhǔn)電壓Vref高若干例如10%左右的基 準(zhǔn)電壓Vref的Sr隹電壓源，而在本實(shí)施形式中這點(diǎn)沒有必要。因此，比較器2，在分壓電壓比基準(zhǔn)電壓Vref超出P溝道晶體管Mll的偏 置數(shù)量那樣高的設(shè)定電壓的場合(在輸出電壓中發(fā)生過沖的場合)，把連接點(diǎn)的 電壓作為"H"電平，對于N溝道晶體管M35的柵極，輸出"H (Vin)"電平的電壓，另一方面，在檢測到分壓電壓不超過上述設(shè)定電壓的場合，把連接點(diǎn)的電壓作為"L"電平，對于N溝道晶體管M35的柵極，輸出"L (接地電壓)" 電平的電壓。亦即，過電壓保護(hù)電路13，當(dāng)檢測到負(fù)荷急居U減小，輸出電壓中產(chǎn)生過沖 時(shí)，使開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出端子成為放電狀態(tài)(亦即使輸出端子通過導(dǎo)通電阻接 地的狀態(tài))，抑制過沖。另外，上述N溝道晶體管M35，其晶體管尺寸根據(jù)以下的處理，對應(yīng)分別 采用的開關(guān)調(diào)節(jié)器設(shè)定。作為輸出電壓中發(fā)生過沖的狀態(tài)，如，在負(fù)荷急劇從重負(fù)荷向輕負(fù)荷變 動時(shí)發(fā)生。亦即，重負(fù)荷時(shí)消耗的電力，通過變化為輕負(fù)荷，需要與該輕負(fù)荷對應(yīng)進(jìn) 行削減，但是如作為課題說明的那樣，通過至脂ij減的延遲，因?yàn)楣┙o超過必要 的電力，在Vout中發(fā)生過沖。本實(shí)施形式中的過電壓保護(hù)電路13，在，延遲中超過作為輸出電壓Vout 的控制值設(shè)定的電壓(基準(zhǔn)電壓Vref或者基準(zhǔn)電壓Vref)的場合，傲俞出電壓 Vout降低，抑制過沖的發(fā)生。但是，N溝道晶體管M35的晶體管尺寸，當(dāng)在導(dǎo)通狀態(tài)下流過太大的電流 時(shí)，會使輸出電壓皿需要地降低。因此，例如需要如下設(shè)定N溝道晶體管M35的晶體管尺寸。設(shè)在輸出端子上連接的負(fù)荷處于重負(fù)荷的狀態(tài)時(shí)，把供給該負(fù)荷的電力作 為PH (電流值I outh)設(shè)定，在上述負(fù)荷處于輕負(fù)荷的狀態(tài)時(shí)，把供給該負(fù)荷 的電力作為PL (電流值Ioutl)設(shè)定，貝盹力PH以及PL通過下式表示。 PH = Iouth X Vout PL = Ioutl X Vout這里，當(dāng)設(shè)N溝道晶體管M35的導(dǎo)通電阻為rD時(shí)， Vout X (Iouth-Ioutl) :Vouf/rD成立，從該式求rD:rD = Vout/ (Iouth-Ioutl)。亦即，N溝道晶體管M35的導(dǎo)通電阻，M31在從比較器2輸出的"H(Vin)" 電平的電壓中，取用流過重負(fù)荷狀態(tài)的負(fù)荷的電流值I outh和流過輕負(fù)荷狀態(tài)的負(fù)荷的電流值I outl的差除輸出電壓Vout的值，不會艦需要地降低輸出電壓 Vout。例如，設(shè)在輸出電壓Vout = 4.0 (V)的場合，I outh = 300 mA、 I outl = 1 mA， 根據(jù)上式，tD成為tD-13.38 (Q)。因此，在Vout:4 (V)時(shí)，設(shè)定N溝道晶 體管M35的晶體管尺寸使導(dǎo)通電阻成為13.38 (Q)。下面使用圖2，說明包含根據(jù)本實(shí)施形式的過電壓保護(hù)電路13的動作在內(nèi) 的，圖1所示的降壓型開關(guān)調(diào)節(jié)器的動作。在時(shí)刻tl，當(dāng)振蕩器8把時(shí)鐘信號作為H電平的脈沖信號輸出時(shí)，PWM 控制電路9把輸出端子QB從H電平轉(zhuǎn)變?yōu)長電平，同時(shí)把輸出端子Q從H電 平轉(zhuǎn)變?yōu)長電平。由此，P溝道晶體管M1成為導(dǎo)通狀態(tài)，N溝道晶體管M2成為關(guān)斷狀態(tài)， iM從基準(zhǔn)電壓源Dl向線圈L流過驅(qū)動電流，在線圈L中積蓄電能。此時(shí)，傾斜補(bǔ)償電路4，與上述時(shí)鐘信號同步，開始輸出以斜率m線性變 化的補(bǔ)償斜波。然后，加法器7，對于在一，入端子a上輸入的補(bǔ)償斜波的電壓值，加 上從輸入端子b輸入的上述傳感電壓Sl ，將相加結(jié)，于PWM比較器6的反 轉(zhuǎn)輸入端子輸出M3i斜波的電壓傾斜補(bǔ)償后的傳感電壓。由此，PWM比較器6，把從誤差放大器3輸入的檢測電壓，與用補(bǔ)償斜波 的電壓修正了與流過線圈L的電流對應(yīng)的傳感電壓S1后的電壓比較，育,實(shí)時(shí) 地反饋流過線圈L的電流值，輸出控制P溝道晶體管Ml的導(dǎo)通時(shí)間的PWM 控制信號。在該P(yáng)溝道晶體管Ml在導(dǎo)通狀態(tài)下線圈L中流過電流時(shí)，當(dāng)負(fù)荷急劇減 小(變輕)時(shí)，輸出電壓Vout慢廈上升。此時(shí)，誤差放大器3的輸出電壓的檢測，或者電流傳感電路5檢測流纖 圈L的電流的減小，對于補(bǔ)償斜波進(jìn)行反饋，但是到使P溝道晶體管M1成為 關(guān)斷狀態(tài)要花費(fèi)時(shí)間。另一方面，過電壓保護(hù)電路13，當(dāng)檢測到從輸出電壓生成的分壓電壓^il 預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)電壓Vref (或者比Vref高的基準(zhǔn)電壓Vref )時(shí)，使N溝道晶 體管M35成為導(dǎo)通狀態(tài)，4彌出電壓Vout急劇降低，抑制過沖的發(fā)生。另外， 過電壓保護(hù)電路13，當(dāng)檢測到從輸出電壓生成的分壓電壓變?yōu)轭A(yù)先設(shè)定的毅隹電壓Vref (或者比Vref高的基準(zhǔn)電壓Vref)以下時(shí)，使N溝道晶體管M35成 為關(guān)斷狀態(tài)，立即停止輸出電壓Vout的放電。該過電壓保護(hù)電路13，從時(shí)刻tl 到以下要說明的時(shí)刻t4重復(fù)，總在進(jìn)行抑制過沖的動作。在時(shí)刻t2， PWM比較器6，當(dāng)檢觀倒以斜率m線性上升的補(bǔ)償斜波的電 壓^1誤差放大器3的輸出電壓時(shí)，使輸出的PWM控制信號的電壓從L電平 轉(zhuǎn)變?yōu)镠電平。然后，PWM控制電路9，艦把從PWM比較器6輸入的PWM控制信號 的電壓從L電平轉(zhuǎn)變?yōu)镠電平，^^人輸出端子QB輸出的電壓從L電平轉(zhuǎn)變?yōu)?H電平，使從輸出端子Q輸出的電壓從L電平轉(zhuǎn)變?yōu)镠電平。由此，P溝道晶體管Ml關(guān)斷，N溝道晶體管M2導(dǎo)通，開始在線圈L中 積蓄的電能的放電。該放電以與戰(zhàn)N溝道晶體管M35的導(dǎo)通電阻rD的斜率 對應(yīng)的速度進(jìn)行。接著在時(shí)刻t3，傾斜補(bǔ)償電路4，補(bǔ)償斜波波形成為設(shè)定的極大值，使補(bǔ) 償斜波的輸出停止。由此，PWM比較器6，當(dāng)檢測到補(bǔ)償斜波的電壓對于誤差放大器3的輸出 電壓降低時(shí)，使輸出的PWM控制信號的電壓從H電平轉(zhuǎn)變?yōu)長電平。接著，在時(shí)刻t4，振蕩器8輸出時(shí)鐘信號，開始下一周期，如戰(zhàn)，重復(fù) 從時(shí)刻tl到時(shí)刻t4的動作。另外，在上述的說明中，記述了在一個周期內(nèi)進(jìn)行放電多余的電荷的處理， 但是也可以構(gòu)成為調(diào)整積蓄的電荷量和設(shè)定的N溝道晶體管M35的導(dǎo)通電阻 rD的關(guān)系通過多個周期(TXn， n是周期數(shù))抑制過沖。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)施形式的電流方式型開關(guān)晶體管半導(dǎo)體裝置，ffl31上 M電壓保護(hù)電路13，即j頓于輸出電壓Vout急居lj上升，因?yàn)樵诒容^器2檢測 到輸出電壓Vout艦掛隹電壓的時(shí)刻，通過N溝道晶體管M35降低輸出電壓 Vout的電壓值，所以像現(xiàn)有技術(shù)那樣，會^夠^1>到使輸出電壓Vout降低的延遲， 能夠抑制輸出電壓Vout中的過沖。另外，根據(jù)本實(shí)施形式，因?yàn)橛?抑制過沖，所以不用像不進(jìn)行電流的供 給那樣使在振蕩器8輸出的時(shí)鐘信號的周期內(nèi)完全關(guān)斷P溝道晶體管Ml的狀 態(tài)下不變(在周期內(nèi)線圈L內(nèi)完全不流過電流)，亦即因?yàn)椴贿M(jìn)行像現(xiàn)有技術(shù)例 那樣成為0%的負(fù)載率或者100%的負(fù)載率的控制，所以不會使輸出電壓Vout的電壓值振蕩。另外，在本實(shí)施形式中，通過降壓型的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器說明了本發(fā) 明的過電壓保護(hù)電路，但是也可以在升壓型的電流方式型開關(guān)調(diào)節(jié)器中使用本 發(fā)明的過電壓保護(hù)電路。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體裝置，其為把從直流電源輸入的輸入直流電壓變換為設(shè)定的直流輸出電壓、從輸出端子輸出的開關(guān)調(diào)節(jié)器用的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具有，過電壓保護(hù)電路，其比較目標(biāo)電壓和所述輸出端子上的輸出電壓，在該輸出電壓超過目標(biāo)電壓的場合，使所述輸出端子成為放電狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 所皿電壓保護(hù)電路由下列部件組成，比較器，用于比較目標(biāo)電壓和輸出電壓，在輸出電壓皿目標(biāo)電壓的場合， 輸出控制信號；禾口放電開關(guān)，其通過所述輸出信號成為導(dǎo)通狀態(tài)，把所述輸出端子連接到接 地點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具有，開關(guān)，其在開關(guān)調(diào)節(jié)器內(nèi)設(shè)置，把輸入直流電壓變換為輸出電壓，導(dǎo)3i/ 關(guān)斷供給負(fù)荷的線圈；禾口控制電路，用于進(jìn)行該開關(guān)的導(dǎo)M/關(guān)斷控制，所述放電開關(guān)是MOS晶體管，設(shè)定晶體管尺寸使成為，在成為導(dǎo)通狀態(tài) 時(shí)用輸出電壓的設(shè)定值除負(fù)荷是最大值時(shí)流過所述線圈的電流和負(fù)荷是最小值 時(shí)流過線圈的電流的差的數(shù)值的電阻值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述比較器構(gòu)成 為在目標(biāo)電壓輸入的端子側(cè)附加偏置電壓。
5. —種開關(guān)調(diào)節(jié)器，其把/Ai:流電源輸入的輸入直流電壓變換為設(shè)定的直流輸出電壓、向在輸出端子上連接的負(fù)荷輸出，具有， 線圈，其連接在輸出端子上； 開關(guān)，用于使電流流過該線圈； 控制電路，用于導(dǎo)il/關(guān)斷控制該開關(guān)；和過電壓保護(hù)電路，其比較目標(biāo)電壓和所述輸出端子上的輸出電壓，在該輸 出電壓超過目標(biāo)電壓的場合，使所述輸出端子成為放電狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種開關(guān)調(diào)節(jié)器，其在負(fù)荷急劇減小的場合，即使是電流方式型也不使輸出電壓成為振蕩狀態(tài)，抑制輸出電壓的過沖。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，是為把從直流電源輸入的輸入直流電壓變換為設(shè)定的直流輸出電壓、從輸出端子輸出的開關(guān)調(diào)節(jié)器用的半導(dǎo)體裝置，具有過電壓保護(hù)電路，其比較目標(biāo)電壓和所述輸出端子上的輸出電壓，在該輸出電壓超過目標(biāo)電壓的場合，使輸出端子成為放電狀態(tài)。
文檔編號H02M3/04GK101247079SQ20081008818
公開日2008年8月20日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月17日
發(fā)明者上原治 申請人:精工電子有限公司